- Căn cứ ý kiến đề nghị của các chuyên gia nhận xét, phản biện tiêu chuẩn " Công trình thuỷ điện Sơn La - Các quy định chủ yếu về an toàn và ổn định công trình - Tiêu chuẩn thiết kế công
Trang 1Bộ xây dựng cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Số 07 /2004/ QĐ-BXD Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Hà Nội , ngày 29 tháng 4 năm 2004
Quyết định của Bộ tr|ởng bộ xây dựng
Về việc ban hành Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 315 : 2004
" Công trình thuỷ điện Sơn La - Các quy định chủ yếu về an toàn và ổn định
công trình - Tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm : đê quây và kênh dẫn dòng thi công "
Bộ tr|ởng bộ xây dựng
- Căn cứ Nghị định số 36/ 2003/ NĐ - CP ngày 04 / 4/ 2003 của Chính Phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Xây dựng
- Căn cứ ý kiến đề nghị của các chuyên gia nhận xét, phản biện tiêu chuẩn " Công trình thuỷ điện Sơn La - Các quy định chủ yếu về an toàn và ổn định công trình - Tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm : đê quây và kênh dẫn dòng thi công
Điều 2 : Quyết định này có hiệu lực sau 15 ngày kể từ ngày đăng công báo
Điều 3 : Các Ông : Chánh Văn phòng Bộ, Vụ tr|ởng Vụ Khoa học Công nghệ, Tổng giám đốc Tổng Công ty điện lực Việt Nam và Thủ tr|ởng các đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này /
Trang 2Mục lục
Lời nói đầu
2 Tiêu chuẩn viện dẫn
3 Các qui định chủ yếu về an toàn ổn định công trình
3.1 Các nguyên tắc qui định chung
3.2 Tính toán ổn định và độ bền theo tiêu chuẩn Việt Nam
và Liên Xô cũ
3.3 Tính toán ổn định và độ bền theo các h|ớng dẫn của Mĩ
4 Tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm - Đê quây và kênh dẫn dòng
4.1 Cấp các công trình tạm
4.2 Xác định tần suất, l|u l|ợng thiết kế công trình tạm
4.3 Tần suất gió
4.4 Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động
4.5 Các qui định tính toán chủ yếu
4.6 Phụ lục các tiêu chuẩn sử dụng cho công trình tạm
Trang 3
lời nói đầu
TCXDVN 315 : 2004 “ Công trình thuỷ điện Sơn La, các qui định chủ yếu về an toàn và ổn định công trình, tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm - đê quây
và kênh dẫn dòng thi công ” do Công ty T| vấn xây dựng điện 1 – Tổng Công ty
Điện lực Việt Nam biên soạn, Vụ Khoa học công nghệ – Bộ Xây dựng đề nghị và
đ|ợc Bộ Xây dựng ban hành theo quyết định số 07 BXD ngày 29 tháng 4 năm 2004
Trang 4
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này qui định các yêu cầu chung về an toàn ổn định công trình chính và tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm - đê quây và kênh dẫn dòng thi công của thuỷ điện Sơn La
2 Tiêu chuẩn viện dẫn
- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam
- TCXDVN 285:2002
- TCXDVN 250 : 2001
3 Các quy định chủ yếu về an toàn và ổn định công trình
Dự án Thuỷ điện Sơn La là Dự án có qui mô lớn, thuộc cấp đặc biệt, là công trình quan trọng của Quốc gia, đã đ|ợc Thủ t|ớng Chính Phủ phê duyệt đầu t|
Để đảm bảo an toàn cho công trình, Tiêu chuẩn thiết kế về an toàn ổn định công trình đ|ợc kiến nghị, lập từ các tiêu chuẩn của Việt Nam, Liên Xô cũ và của
Mỹ
Các tiêu chuẩn về an toàn ổn định công trình sẽ bao gồm :
- Tiêu chuẩn an toàn ổn định công trình chính, bao gồm các công trình lâu dài (công trình chủ yếu và thứ yếu)
- Tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm - đê quây và kênh dẫn dòng
Trong tập Tiêu chuẩn này nêu các nguyên tắc qui định chung để lập tiêu chuẩn an toàn ổn định công trình chính và Tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm - đê quây và kênh dẫn dòng
3.1 Các nguyên tắc quy định chung
3.1.1 Tiêu chuẩn này bao gồm các qui định chủ yếu về an toàn ổn định công trình cần phải áp dụng khi lập thiết kế, thẩm định, xét duyệt Thiết kế kỹ thuật Dự án thuỷ điện Sơn La
3.1.2 Tuyến chọn Pa Vinh II để bố trí công trình đã đ|ợc Thủ t|ớng Chính Phủ phê duyệt đầu t| Dự án thuỷ điện Sơn La tại văn bản số: 92/QĐ-TTg ngày15 tháng 01năm 2004 Việc bố trí các công trình đập dâng, đập tràn xả lũ và nhà máy thuỷ
điện chỉ dùng kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Riêng tiêu chuẩn tính toán về an toàn, ổn định công trình đập đất đá đ|ợc đề cập là các công trình đê quây
3.1.3 Các tiêu chuẩn tính toán về an toàn, ổn định của công trình :
Dự án thuỷ điện Sơn La là Dự án đặc biệt quan trọng đối với việc phát triển kinh tế đất n|ớc, đồng thời cũng là Dự án có qui mô lớn nhất ở Việt Nam hiện nay, theo Báo cáo NCKT đ|ợc phê duyệt đập có chiều cao lớn hơn 130m, nhà máy thuỷ
điện có công suất N=2400MW, hồ chứa n|ớc có dung tích 9,26 tỷ m3, ở hạ du có thuỷ điện Hoà Bình, thủ đô Hà Nội và đồng bằng bắc bộ nên an toàn, ổn định của các các công trình chính trên tuyến áp lực (đập dâng, đập tràn, cửa lấy n|ớc) phải
đảm bảo mức an toàn cao Đối với công trình thuỷ điện Sơn La với mực n|ớc dâng bình th|ờng 215,00 m, mực n|ớc gia c|ờng khi có lũ tần suất 0,01% là 218,45 m
và khi có lũ PMF là 231,43 m Chênh lệch giữa MNDBT và mực n|ớc khi có PMF
Trang 5
quá cao do phải điều tiết chống lũ cho thuỷ điện Hoà Bình, trong khi đó theo tiêu chuẩn Việt Nam và Liên Xô cũ không có tr|ờng hợp tính toán kiểm tra với tr|ờng hợp lũ PMF Để đảm bảo an toàn công trình và đạt đ|ợc các tiêu chuẩn an toàn theo các tiêu chuẩn Quốc tế khác, tiêu chuẩn này đ|a ra việc tính toán ổn định của các công trình trên tuyến áp lực theo hai hệ thống tiêu chuẩn, h|ớng dẫn sau:
1) Tính toán ổn định theo tiêu chuẩn của Việt Nam và Liên Xô cũ, bổ sung tổ hợp lực khi có lũ PMF và kiến nghị các hệ số an toàn ổn định cho phép (thực hiện
đồng bộ với các chỉ tiêu của vật liệu, ph|ơng pháp tính toán, hệ số ổn định cho phép)
2) Kiểm tra tính toán ổn định theo các tiêu chuẩn, h|ớng dẫn của Mỹ(thực hiện
đồng bộ với các chỉ tiêu của vật liệu, ph|ơng pháp tính toán, hệ số ổn định cho phép)
Hệ số an toàn ổn định đ|ợc kiến nghị phải đồng thời thoả mãn cả hai hệ thống tiêu chuẩn, h|ớng dẫn nêu trên
Các hạng mục còn lại đ|ợc tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn ngành của Việt Nam và tiêu chuẩn của Liên Xô cũ, cùng các tài liệu h|ớng dẫn
3.2 Tính toán ổn định và độ bền theo tiêu chuẩn của Việt Nam và Liên Xô
Theo chức năng, tầm quan trọng và thời gian sử dụng, công trình trong dự án
đ|ợc chia thành công trình chủ yếu và thứ yếu
1) Công trình chủ yếu
Công trình chủ yếu là công trình quan trọng, nếu chúng bị h| hỏng hoặc bị phá huỷ sẽ làm cho nhà máy thuỷ điện không thể làm việc đ|ợc bình th|ờng, làm ngừng trệ việc cung cấp n|ớc, gây ra ngập lụt các vùng dân c|, đô thị, kinh tế ở hạ du Các hạng mục công trình đó gồm :
Trang 6Công trình thứ yếu là những hạng mục công trình mà sự h| hỏng của chúng không ảnh h|ởng đến sự làm việc bình th|ờng của công trình đầu mối và hệ thống,
có thể phục hồi trong một thời gian ngắn Những hạng mục đó bao gồm :
a T|ờng biên và t|ờng chắn không nằm trong tuyến chịu áp
b Các công trình gia cố bờ nằm ngoài cụm công trình đầu mối
c Nhà quản lý hành chính
3.2.1.2 Công trình tạm thời
Công trình tạm thời là những công trình phục vụ cho xây dựng công trình chính, chỉ sử dụng trong thời kỳ xây dựng hoặc chỉ dùng để sửa chữa công trình lâu dài trong thời kỳ khai thác Các hạng mục công trình này gồm:
3.2.2.1 Cấp các hạng mục công trình chủ yếu
1) Các hạng mục công trình tạo tuyến áp lực gồm:
a Đập không tràn
b Đập tràn
c Đập - Cửa lấy n|ớc
Đ|ợc xếp vào cấp đặc biệt vì đập có chiều cao lớn hơn 130 m, nhà máy thuỷ
điện có công suất N=2400MW, hồ chứa n|ớc có dung tích gần 9,26 tỷ
m3, ở hạ du có thuỷ điện Hoà Bình, thủ đô Hà Nội, nhiều thành phố, trung tâm kinh
tế, chính trị, văn hoá, đầu mối giao thông quan trọng của cả n|ớc
2) Các hạng mục công trình nằm ngoài tuyến áp lực
a Nhà máy thuỷ điện: xếp cấp I
b Trạm phân phối điện ngoài trời: xếp cấp I
3.2.2.2 Cấp các công trình thứ yếu
Gồm các hạng mục đã nêu ở mục 3.2.1.1, đ|ợc xếp cấp II Theo TCXDVN 285:2002 là cấp III, do tầm quan trọng đặc biệt của thuỷ điện Sơn La, tăng một cấp
so với tiêu chuẩn
3.2.3 Xác định lũ thiết kế và kiểm tra
Trang 7Tần suất gió tính trong thời kỳ xây dựng và vận hành lấy theo cấp công trình
và mực n|ớc t|ơng ứng tại từng thời điểm Lấy p=2% khi hồ chứa ở mực n|ớc dâng bình th|ờng và p=50% khi hồ chứa ở mực n|ớc gia c|ờng
3.2.5 Tiêu chuẩn về tải trọng và tác động
3.2.5.1 Nguyên tắc chung
Các tải trọng và tác động ở công trình thuỷ điện Sơn La đ|ợc xác định theo các tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 285 : 2002, 14 TCN 56-88 và các tiêu chuẩn của Liên Xô cũ CHu3 2-06.01.86, CHu3 2-06.85, CHu3 II-7-81
3.2.5.2 Các tải trọng và tác động để tính toán
1) Các tải trọng th|ờng xuyên và tạm thời (Dài hạn và ngắn hạn)
a) Gồm trọng l|ợng của công trình và các thiết bị cố định đặt trên và trong công trình
f) Tác dụng của co ngót và từ biến
g) Tác động nhiệt độ lên công trình trong thời gian thi công và khai thác của năm có biên độ giao động nhiệt độ bình quân tháng của không khí là trung bình h) Tải trọng do tàu, thuyền và vật trôi
i) Tải trọng do các thiết bị nâng, bốc rỡ, vận chuyển và các máy móc,
kết cấu khác (cần trục, cẩu treo, pa lăngvv ), chất lỏng có xét đến khả năng chất v|ợt tải thiết kế
j) áp lực sóng xác định theo tốc độ gió lớn nhất trung bình nhiều năm
k) áp lực gió
l) áp lực n|ớc va trong thời kỳ khai thác
m) Tải trọng động sinh ra trong đ|ờng dẫn có áp và không áp khi dẫn n|ớc ở mực n|ớc dâng bình th|ờng
2) Các tải trọng tạm thời đặc biệt gồm :
a) Tải trọng do động đất hoặc nổ
b) áp lực n|ớc thấm gia tăng khi thiết bị chống thấm và tiêu n|ớc không làm việc bình th|ờng
c) Tác động do nhiệt độ trong thời kỳ thi công và khai thác của năm có biên độ dao động nhiệt độ bình quân tháng của không khí lớn nhất
d) áp lực sóng khi xảy ra tốc độ gió lớn nhất
e) áp lực n|ớc va khi đột ngột cắt toàn bộ phụ tải
f) Tải trọng động sinh ra trong đ|ờng ống dẫn có áp và không áp khi dẫn n|ớc
ở mực n|ớc lớn nhất
Trang 8
g) áp lực phát sinh trong mái đất do mực n|ớc sông, hồ bị hạ thấp đột ngột (rút nhanh)
h) áp lực n|ớc không bình th|ờng lên công trình và nền (mực n|ớc gia c|ờng với lũ P = 0,01%, mực n|ớc với lũ PMF)
b) Tổ hợp tải trọng đặc biệt vẫn bao gồm các tải trọng và tác động đã xét trong
tổ hợp tải trọng cơ bản nh|ng một trong chúng đ|ợc thay thế bằng tải trọng (hoặc tác động) tạm thời đặc biệt Tr|ờng hợp tải trọng cơ bản có xét thêm tải trọng động đất hoặc nổ cũng xếp vào loại tổ hợp đặc biệt
3.2.5.4 Các trị số tính toán
a) Trọng l|ợng bản thân công trình và các chỉ tiêu tính toán của vật liệu lấy theo chỉ tiêu kiến nghị cụ thể cho từng loại vật liệu
b) áp lực thuỷ tĩnh lên công trình tính theo dung trọng n|ớc Jn=1T/m3
c) áp lực ng|ợc(bao gồm áp lực thấm và đẩy nổi), trong tính toán lấy lấy hệ số D2=1.0
d) Động đất tính với động đất thiết kế (DE), động đất tin cậy lớn nhất (MCE)
và theo CHu3 II-7-81
3.2.6 Các qui định tính toán chủ yếu
các công trình thuỷ và nền của chúng, phải tiến hành tính toán theo ph|ơng pháp trạng thái giới hạn Các tính toán cần phải tiến hành theo hai nhóm trạng thái giới hạn
a) Trạng thái giới hạn thứ nhất gồm: các tính toán về độ bền và độ ổn định chung của hệ thống công trình-nền
b) Trạng thái giới hạn thứ hai gồm: các tính toán độ bền cục bộ của nền, tính toán về hạn chế chuyển vị và biến dạng, về sự tạo thành hoặc mở rộng vết nứt và mối nối thi công
3.2.6.2 Điều kiện an toàn ổn định của các công trình
Đ|ợc xác định theo điều 6.2 của TCXDVN 285 : 2002 và điều 2.2 của CHu3 2.6.01.86 :
nc – hệ số tổ hợp tải trọng
R kn
m Ntt
n c d
Trang 9
- Trong tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất :
nc= 1,0 đối với tổ hợp tải trọng cơ bản;
= 0,9 đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt
= 0,95 đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa
- Trong tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai : n c =1
Ntt – Tải trọng tính toán tổng quát (lực, mô men, ứng suất), biến dạng hoặc thông số khác mà nó căn cứ để đánh giá trạng thái giới hạn
R – Sức chịu tải tổng quát,biến dạng hoặc thông số khác đ|ợc xác lập theo tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, TCXD, TCXDVN, TCN,)
m – hệ số điều kiện làm việc: khi mặt tr|ợt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông
và đá hoặc đi trong đá nền có một phần qua các khe nứt, một phần qua đá nguyên khối lấy m=0,95 các tr|ờng hợp khác còn lại lấy m=1,0
- Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất: kn đ|ợc xác định theo cấp
Công trình cấp III, IV và V lấy kn =1,15
- Khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai: lấy n c =1,0
3.2.6.3 Hệ số ổn định của công trình tính theo công thức
K – hệ số ổn định của công trình
TCXDVN 285: 2002 CHu3 2.06.01.86 và các tiêu chuẩn ngành
3.2.6.5 ứng suất ở mặt th|ợng l|u đập và mặt tiếp giáp giữa đập và nền
ứng suất ở mặt th|ợng l|u đập và mặt tiếp giáp giữa đập và nền sẽ đ|ợc nghiên cứu phù hợp với tiêu chuẩn kiến nghị
3.3 Tính toán ổn định và độ bền theo các h|ớng dẫn của Mỹ
R
t
Trang 10
- Toàn bộ chiều sâu n|ớc hạ l|u đ|ợc đ|a vào tính toán áp lực ng|ợc tại
điểm chân của công trình
- áp lực ng|ợc từ th|ợng l|u và hạ l|u tác dụng lên bề mặt giữa đập và nền, áp lực này thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào điều kiện biên, tính thấm n|ớc của vật liệu áp lực này giả thiết là không thay đổi do tải trọng động đất
Tiêu chuẩn thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo sau:
x Đập bê tông trọng lực EM 1110-2-2200, (Cục công binh Hoa kỳ)
x H|ớng dẫn tính toán các công trình thuỷ công, Ch|ơng 3-Đập bê tông trọng lực (FERC – uỷ ban điều hành năng l|ợng liên bang 10-2002)
(a) Hồ chứa ở mực n|ớc lũ tiêu chuẩn (SPF)
(b) Các cửa van mở để điều tiết lũ, mực n|ớc hạ l|u t|ơng ứng
(c) áp lực n|ớc hạ l|u
(d) áp lực ng|ợc
(e) áp lực bùn cát nếu có
Trang 11
Đối với công trình có khả năng rủi ro cao, trong điều kiện có lũ thì mức n|ớc ở hồ chứa và hạ l|u khi đ|a vào tính toán th|ờng cho hệ số an toàn thấp nhất Các lũ xảy ra, bao gồm cả dòng chảy lũ thiết kế
4) Tr|ờng hợp 4 – Tổ hợp tải trọng đặc biệt – thi công xong có động đất vận hành cơ bản (extreme loading condition- construction with operating basic earthquake OBE)
(a) Động đất cơ bản (OBE) (b) Gia tốc động đất theo h|ớng ngang về phía th|ợng l|u
(c) Trong hồ không có n|ớc
(d) Không có áp lực n|ớc ở th|ợng và hạ l|u đập
5) Tr|ờng hợp 5- Tổ hợp tải trọng bất th|ờng – vận hành bình th|ờng và có
động đất cơ bản (unusual loading condition- normal operating with basic earthquake OBE)
(a) Động đất cơ bản (OBE) (b) Gia tốc động đất theo h|ớng ngang về phía hạ l|u
Tr|ờng hợp này là tr|ờng hợp 2 thêm lực động đất
Trong phần đầu h|ớng dẫn của Uỷ ban điều hành năng l|ợng liên Bang (FERC) có xem xét tải trọng động đất, nh|ng không đặt ra tiêu chuẩn về ổn
định d|ới tác dụng của động đất Tức là không yêu cầu xác định các hệ số an toàn d|ới tác dụng của tải trọng động đất
Tiêu chuẩn chấp nhận dựa trên tính ổn định của đập d|ới tải trọng tĩnh sau động đất có xét sự h| hỏng do động đất gây ra Mục đích của việc xem xét tải trọng động là xác định h| hỏng sẽ xẩy ra và những h| hỏng này đ|ợc kể đến trong phân tích tĩnh sau khi động đất xảy ra
Các hệ số xem xét nh| sau :
- Mất lực dính trong vùng có ứng suất kéo do động đất gây ra
- Giảm góc ma sát trong do động đất gây ra chuyển động và lắc
- Tăng áp lực bùn cát và áp lực ng|ợc do hoá lỏng bùn cát trong hồ chứa
(a) Động đất tin cậy lớn nhất (MCE)
(b) Gia tốc động đất theo h|ớng ngang về hạ l|u
Trang 127) Tr|ờng hợp 7- điều kiện tải trọng đặc biệt –lũ lớn nhất có thể (extrem loading condition – probable maximum flood PMF)
(a) Hồ ở mực n|ớc khi có lũ lớn nhất có thể (PMF)
(b) Tất cả các cửa van đều mở, mực n|ớc hạ l|u t|ơng ứng khi xả lũ PMF
- Đê quây giai đoạn II: xếp cấp III, do phải đảm bảo an toàn cho công trình trong
hố móng và hạ du, tăng lên một cấp so với TCVN
- Đê quai giai đoạn III : xếp cấp III t|ơng tự giai đoạn II
2) Cống dẫn dòng qua thân đập (Các lỗ xả sâu thi công)
Các lỗ xả qua đập nằm trong công trình chính đ|ợc lấy theo cấp cao nhất của công trình chính trong thời gian dẫn dòng qua cống
3) Kênh dẫn dòng thi công
- Kênh dẫn dòng thi công: xếp cấp III tăng một cấp so với TCVN
- Mái kênh th|ợng l|u: xếp cấp I vì là mái vận hành lâu dài
4) Đê quây dọc (T|ờng phân cách) giữa kênh và hố móng giai đoạn II: xếp cấp III, tăng một cấp so với TCVN
Ghi chú: Tr|ờng hợp công trình chính sử dụng mục đích tạm thời trong thời ban đầu thì phải theo cấp công trình lâu dài (Chủ yếu hoặc thứ yếu)
4.2 Xác định tần suất, l|u l|ợng thiết kế công trình tạm
4.2.1 Sơ đồ xả l|u l|ợng thi công chung
Thực hiện qua 3 giai đoạn :
- Giai đoạn I : Xả l|u l|ợng thi công qua lòng sông tự nhiên, đắp đê quai dọc giai đoạn I để thi công kênh dẫn dòng
- Giai đoạn II : Lấp sông, đắp đê quai giai đoạn II, xả l|u l|ợng thi công qua kênh thi công
- Giai đoạn III : Lấp kênh thi công xả l|u l|ợng mùa kiệt hoặc cả mùa lũ, kiệt qua các lỗ xả (cống) tạm thời ở phần đập (hoặc đập xây dở trên kênh thi công)